從生產(chǎn)工藝詳解水泥窯用的硅莫磚

硅莫磚是高鋁礬土熟料與碳化硅為主要原料制成的Al2O3-SiO2-SiC系耐火材料，其荷重軟化溫度、抗熱震性、耐磨性和抗侵蝕性等性能指標(biāo)都優(yōu)于高鋁磚，甚至好于尖晶石磚。目前國(guó)內(nèi)水泥回轉(zhuǎn)窯除燒成帶之外其他部位幾乎都用硅莫磚。河南耐火材料廠簡(jiǎn)單敘述了硅莫磚的生產(chǎn)工藝過(guò)程。

1、原料的選擇

先后采用山西陽(yáng)泉、貴州遵義、河南寶豐等地高鋁礬土作原料，添加白剛玉、亞白剛玉、棕剛玉、硅線石、紅柱石、黏土粉(廣西白泥、蘇州土)、硅微粉、蠟石粉、金屬Si粉和Al粉、生高鋁礬土粉等各種原料，理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，各種原料對(duì)制磚工藝及制品的理化指標(biāo)均有不同的影響，如陽(yáng)泉高鋁礬土熟料，由于其雜質(zhì)少，燒結(jié)致密制品的各項(xiàng)指標(biāo)都比較好;貴州遵義礬土熟料由于含TiO2等雜質(zhì)相對(duì)較多，雖然制品致密度較高，但荷重軟化溫度低;河南寶豐礬土由于沒(méi)有燒結(jié)，制品各項(xiàng)指標(biāo)均不合格。加入剛玉粉對(duì)提高制品荷重軟化溫度效果明顯，而白剛玉優(yōu)于亞白剛玉。加紅柱石、硅線石對(duì)提高制品荷重軟化溫度及熱震穩(wěn)定性效果好。加入硅微粉、膨潤(rùn)土、黏土粉、蠟石粉可改善磚坯的成型性能，易燒結(jié)，提高制品的強(qiáng)度。因此根據(jù)制品的技術(shù)指標(biāo)要求，選擇合適的高鋁礬土熟料作骨料，采用必要的添加物，合理配料生產(chǎn)合格產(chǎn)品。

2、工藝參數(shù)

2.1碳化硅加入量對(duì)制品性能的影響

，隨著碳化硅加入量增加，制品的密度和強(qiáng)度提高，碳化硅加入量15%?20%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)比較好。碳化硅細(xì)粉超過(guò)20%時(shí)，制品的強(qiáng)度變化不大，抗熱震性有下降的趨勢(shì)。碳化硅顆粒過(guò)粗，對(duì)制品性能的影響不太顯著，因此應(yīng)該以顆粒和細(xì)粉同時(shí)加入較好。

2.2泥料的顆粒級(jí)配

硅莫磚的致密程度非常重要，致密度高的制品能抑制SiC的氧化，提高硅莫磚的綜合技術(shù)性能。泥料的顆粒級(jí)配對(duì)制品的密度有直接影響。為了獲得高致密度制品，按Dinger-Funk公式計(jì)算，求出各種粒度的體積百分?jǐn)?shù)。再根據(jù)原料密度得出粒度組成的百分比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)做適當(dāng)調(diào)整，得出生產(chǎn)需要的顆粒級(jí)配。

Dinger-Funk 公式：

CPFT/100 = Dn-Dsn/D1n-Dsn

式中：CPFT是某粒度累計(jì)體積百分?jǐn)?shù)/%;D1是顆粒尺寸/mm;Ds是小顆粒尺寸/mm;D是任意中間顆粒尺寸/mm;n是粒度分布細(xì)數(shù)。

當(dāng)D1= 5mm 時(shí)，D分別取 3mm、1mm、0.5mm、0.088mm 、010mm，Ds=0.0005mm，n取0.37。

各種原料的密度按表2的數(shù)值計(jì)算出粒度組成。在實(shí)際生產(chǎn)中既要顆粒緊密堆積，又要考慮成型磚坯的外觀及制品的燒結(jié)性。大顆粒在堆積中起到骨架作用占主體，如果細(xì)粉太少，顆粒移動(dòng)不好，成型困難;如果細(xì)粉的細(xì)度不夠，制品難以燒結(jié)，增加結(jié)構(gòu)氣孔;如果細(xì)粉量太多，成型產(chǎn)生層裂，基層中氣孔量增大，制品體積密度下降。因此，在上述公式計(jì)算基礎(chǔ)上，實(shí)際生產(chǎn)采用以下顆粒級(jí)配：1)3?5mm：18%~19% ; 2)1-3mm：29%~30% ;3)0.5-1mm: 13%?14%;4)0.088?0.5mm: 21%?22%;5)0.010-0.088mm：13%~14% ; 6)≤0.010mm：5%?6%。

2.3泥料結(jié)合劑試驗(yàn)

同一種配方，相同的生產(chǎn)工藝(1390℃燒成)，泥料的結(jié)合劑不同，制品的主要物理指標(biāo)不同，如表3所列。

磷酸結(jié)合制品不但結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高，而且荷重軟化溫度高，耐磨性好。

2.4泥料的混煉

泥料在強(qiáng)制式混合機(jī)中混煉，先后進(jìn)行加料順序試驗(yàn)和混煉時(shí)間試驗(yàn)。首先將原料干混，然后加結(jié)合劑(液體)，再混煉15min。也進(jìn)行了骨料-結(jié)合劑(液體)-細(xì)粉濕混的試驗(yàn)。從泥料的成型情況來(lái)看前者較好。對(duì)于加入磷酸及復(fù)合結(jié)合劑的泥料，進(jìn)行2次混煉，即第1次混煉加入60%的液體結(jié)合劑，困料12~24h后再進(jìn)行第2次混煉，加入其余40%結(jié)合劑。從成型來(lái)看與1次混煉15min且加抑制劑不困料沒(méi)有多大差別。

2.5干燥與燒成

磚坯在100℃左右的溫度下干燥24h，裝窯燒 成。燒成溫度分別為1330℃、1350℃、1390℃、 1420℃、1440℃、1450℃、1500℃，1 390?1440℃燒成的制品各項(xiàng)指標(biāo)較好。燒成溫度與泥料用結(jié)合劑有關(guān)，磷酸及磷酸鹽復(fù)合劑的制品燒成溫度范圍較寬，在比較低的溫度下，制品的各項(xiàng)性能指標(biāo)令人滿意。而黏土、甲基纖維、紙漿廢液等結(jié)合劑的制品燒成溫度要偏高些，以1430?1450℃燒成制品各項(xiàng)指標(biāo)較好。

2.6制磚工藝

選用陽(yáng)泉及遵義礬土熟料作骨料，同時(shí)選擇SiC≥90%的碳化硅顆粒及細(xì)粉，適當(dāng)添加剛玉或紅柱石、金屬Si粉和Al粉以及結(jié)合劑配料，采用6級(jí)顆粒級(jí)配，在強(qiáng)制式混合機(jī)上混合15min，采用400t 及630t壓磚機(jī)成型，沖壓6?8次，磚坯干燥后在隧道窯中1430?1440℃燒成后保溫8?10h。